Questão 5: Determine a faixa de valores de Vi que manterão o diodo Zener regulando a sua tensão em 8 V sem ultrapassar seus limites operacionais.

Passo 1

Então, olha só o que a questão pede: a gente tem um diodo Zener que deve manter 8 V na saída (é o “Vz”), e existe um resistor em série com a fonte de entrada Vi. O diodo tem uma corrente mínima para entrar em avalanche (digamos ) e uma máxima pra não queimar ( ). O objetivo é achar para quais valores de Vi o Zener realmente regula em 8 V sem ficar abaixo da corrente de avalanche nem passar da corrente máxima. Vamos precisar de:
• Lei de Ohm ( )
• Noção de divisão de corrente no resistor série e no Zener (e numa carga, se tiver)
• As correntes mínimas e máximas do Zener

Passo 2

Desenhando o circuito mentalmente:
Vi ── R ──+── Zener (a 8 V)
└── carga (opcional, com corrente IR = Vi - VZR, )
A corrente que sai de Vi pelo resistor é
IR = IZ + IL
Essa se divide em duas partes: a que vai pro Zener ( ) e, se houver carga, a que vai pra carga ( ). Ou seja

Passo 3

Para o Zener regular certinho a 8 V, a corrente dele tem que ficar entre IZ = IZ,min Longrightarrow IR = IZ,min + IL Longrightarrow Vi,min - 8R = IZ,min + IL e Vi,min = 8 + R,(IZ,min+IL) . Então:
  1. No limite mínimo (começar a reagir):
    IZ = IZ,max Longrightarrow IR = IZ,max + IL Longrightarrow Vi,max - 8R = IZ,max + IL
    Resolvendo para Vi,max = 8 + R,(IZ,max+IL) :
  2. No limite máximo (antes de queimar):
    Então

Resposta

A faixa de entrada que garante regulação a 8 V sem sair da faixa de corrente do Zener é
boxed 8 + R,(IZ,min+IL);<= Vi;<=;8 + R,(IZ,max+IL)
Se não tiver carga na saída ( 8 + R,IZ,min ;<= Vi ;<=; 8 + R,IZ,max ), fica só

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